热电厂的热能与动力研究

热电厂的热能与动力研究

李佳奕 张树哲

济南热力集团有限公司 山东济南 250000

摘要：电力资源是目前应用于社会生产中最为清洁的能源，也是保证全人类正常生活不可缺少的能源。不论是经济生产，还是社会生活都离不开电源，很多的设备都需要依靠电力资源发动和维持运作。

关键词：热电；热能与动力工程；节能减排；

引言

热电厂的汽轮机组在运行过程中产生的热能和动能都是可以有效利用的能源。这些能源只要热电厂能够充分的利用起来，就可以给热电厂带来很多超额的收益。如何利用好这些附加能源，对于热电厂而言是一个很大的挑战。“热电联产”、“动电联产”、“热动联产”等技术能将上述能源充分利用起来，上述技术在未来的社会发展中将成为热电企业生产技术改造进和更的最大话题，相信随着“热电联产”、“热动联产”、“动电联产”等技术在热电厂的广泛应用，必将给我国的热电企业带来新一轮的技术革命。

一、重热现象的合理利用

重热现象是指在热电厂的多级汽轮机中，前一级人力损失转化为可被蒸热重新吸收的热能，这使后一级的进汽焓值等到了提高，理想中的焓降会逐渐增加，因此，汽轮机各级的单个理想焓降之和就会大于全机的总压降范围之内的总理想的焓降数值。在热电厂的生产实践中，这种现象被称之为重热现象。不过理论和实践存在这较大的差距，并非发电机组产生的所有的热损失都会被充分回收和利用。经过专家和技术人员测试，在通常情况下重热的系数大概会在4%~8%之间。由上述理论所知，重热系数越大越好。各热电厂可以根据自身的热电生产过程的真实情况，选取比较合理的重热系数，在保障顺利发电的前提下，充分的将汽轮机产生的热能和动能科学的利用起来。

二、热电厂的热能与动力的关系

2.1 热能的转换

在热电厂的发电过程中，热能被转化成动能，动能再经过汽轮发电机的作用后，一部分被转化为电能，其余部分再次从汽轮机中被转送出去。在转化的过程当中，蒸汽会有部分热损失以及焓降，优化转化的过程，不仅会使热电厂在生产过程中的能耗大大减少，而且对操作技能的提高也有很大的帮助。把前级的损失用到下级的转换过程中，让下级的理想焓降值在同压差下比前级在没有损失情况下的理想焓降值大一点，此种现象就是多级的汽轮机的重热现象。

2.2 导致机组变工的因素

电没有办法大量地储存，功率随着外界的需要不停地在变化t进入到汽轮机里的蒸汽的参数随着锅炉内燃料燃烧的不稳定而随肘在发生着变化，凝汽设界工况的变化，使得凝汽器的压力发生变化；电网频率的变化，汽轮机内部通流部分产生污垢等都是导致机组产生变工的主要因素。

2.2.1 第一次调频，并网运行的发电机组，当电网频率随着外界的负荷变化而发生改变时，每个发电机组就会根据自己的静态特性，对调速系统进行自动的增减负荷，使电网的周波得以维持，这样的过程就是我们所说的一次调频。

2.2.2 调节级，当第一阀把所有的工况全部打开后，电流量就会增加，瞬时的电压比也就随之增大，因此调节级的比焓降就会减小，相反，在流量减小的时候比焓降却增大。第一阀全开，第二阀却未开之时，调节级的比焓降就会达到中间级的最大值，而工况在发生变动时，压力比在中间级的压力是不会变化的，比焓降在中间级也不变。最未级，当流量增加时压比就会减小，未级的比焓降随之增加。

2.3 喷管调节的适用场合及其特点

2.3.1 在每个调节阀上所通过的负荷的最大流量不完全相等。

2.3.2 当有调节级，且负荷小于时l，时间的变化与调节阀的开启数目的变化有关。

2.3.3 当只有部分负荷时，喷管调节的效率比节流调节的效率要高一些。

2.3.4 当工况发生变化的时候，调节级的汽室温度的变化相对较大，导致负荷的适应性变差。

2.3.5 同步器是对于任意类型的汽轮机都能平移其调节系统的静态特性线的装置。

2.3.6 喷管调节的主要的作用是：在进行单机运行时，使机组的转速在启动的过程中快速的达到额定值，因此在它进行带负荷运行的时候，机组在任意的稳态负荷下的转速都会保持在额定值，在进行并列运行时，同步器可使汽轮机的功率进行改变，它还可以在每个机组之间进行对负荷进行重新分配，维持电网的频率在大体上不会产生变化，这个过程就是二次调频。

2.4 节流调节的适用场合及其特点

2.4.1 无调节级，也就是第一级的全周进汽。

2.4.2 在变工况进行的时候，各级的温度变化相对较小，因此负荷的适应性就显得比较好。

2.4.3 在进行变工况时会有节流损失的情况存在，因此它的经济性相对较差。

2.4.4 节流调节的方法适用于只带有基本的负荷的大机组以及小容量机组，级组中的任何一级处在临界状态时产生的最高背压被称为临界压力，级组的级数越多，临界压力的数值就越小，也就是说临界的压力比的数值就会越小。

三、做好工况变化及调配选择

为了说明恰当调配选择和工况变动的重要意义，在此以一个实例阐述。以背压式汽轮机为例，为了提高背压式汽轮机的利用率，专家们对其做了一些改造。改造如下：在背压式汽轮机上装置了一个后置式的低压凝汽式汽轮机。如此一来，背压式汽轮机在运行中排出的热气就可以成为压凝汽式汽轮机的气源，形成了双重发电。经过改造后高背压式汽轮和低压凝汽式汽轮机，组成了凝汽式的汽轮机发电机组系统。跳频是指当并网运行机组遇到电网频率变化时，会以自身的差异动态特性作为依据，启动自动增减负荷，维持电网周波的过程。跳频的最大特点就是频率的调速快。但是，因为发电机组会随着调整量的变化出现一些差异，而且调整量也有所限制，这使得控制难度增加了很多，对值班调度员来说增加了很多的工作量。当电力系统发出的负荷或电力存在着很大的变化时，仅靠一次调频已经不能够实现将电力恢复到常规频率的状态。此时，工作人员不得不使用二次调频的方式来解决这个问题。这里使用的二次调频主要包括了种形式：即手动调频和自动调频。自动调频在调频过程中存在很多的优势，因此被广泛的推广使用在热电厂的生产中。选择合理的调频方式对于提高企业的运行水平来说有着十分重要的意义。选择调频方式一定要正确的认识电厂热能和动力工程的，这样才能避免给企业造成不必要的损失。

此外，汽轮机的工况变化和焓降变化有着紧密的联系。当第一阀全开时，工况流量增加，压力就会随着增大。相对于焓降，要减小调节级，反之则相反的变化。当第一阀全开，第二阀关闭的时候，此时的焓降，其调节级需要调节到最大中间级。而此时工况也会发生变动，但是中间级的压力比和焓降均保持了不变。上述所表述的实验结果，给实际工作中的应用提供了的可靠的案例依据。将焓降变化和实际的需求相结合，再进行合理地工况变化调节，这样才能够在热电厂的生产中更好运用热能和动力工程。

四、有效的节流调节

热电厂的节流调节不存在调节级的情况一般来说，在热电厂的生产过程中，往往在第一级时候就可以完成全周进汽。当工况发生变化时，各级的温度变化会变小，对负荷的适应性非常不错。这种形式在节流损失方面有着很突出的优势，但是整体的经济性较差，所以它比较适合用于小容量的发电机组，也可用于基本负荷很大的机组。

在实际的生产操作中，弗留格尔公式是比较常用的选择，它可以提高热能和动力工程在生产运用中的利用率。使用弗留格尔公式并结合实际的生产情况，可以很容易的就将各级焓降、压差推算出来，方便了工作人员更加准确地确定电力机组零部件的受力情况以及使用效率等等。同时，还能时刻监视汽轮机的流通情况是否正常。由此可见，在电厂的实际生产中使用弗留格尔公式，能够有效的保障汽轮机组内节流调节的效率。

五、减少调压调节损失

为了增加机组自身运行的可靠性和对负荷的适应性，在热电厂的发电组运行过程中可以进行调压调节。在部分负荷的情况下，提高了机组的经济性。不过当调压调节不足的时候，若在高负荷区域进行滑压调节，这不符合经济性要求。因为存在着这样的调压调节损失，也就预示着在热能和动力工程在热电厂生产过程中的损失。这种损失产生的主要原因是机组运行机理的问题，而不是简单的系统故障或是人为操作的失误。为了减少热能和动力工程的损失，我们应该在电厂生产过程中，深入探索调压调节损失等问题，在实践中应用具有更高科技含量的新产品，以此来提高热电厂热能与动力工程的运用效率。

六、减少湿气损失

湿气损失，在热电厂的生产过程中是常遇到的现象。减少湿气损失是目前热电厂都在致力探索的问题，这对于提高热电厂的热能和动力工程的应用有着不可忽视的意义。湿气损失会直接危害到动叶进气边缘，尤其是对叶顶背弧处的冲蚀影响极为严重。就目前的经验，对湿气损失分出了以下几点原因：1） 在热电厂的生产过程中，因为湿蒸汽的膨胀，部分蒸汽会凝结成水珠，从而造成了湿气的损失；2） 凝结的水珠会大大的牵制蒸汽的流动速度，这会造成大量的蒸汽动能被无缘无故的消耗掉；最后，如果湿蒸汽过冷，也会造成蒸汽动能的流失。减少湿气损失的方法措施主要有以下几点：1） 使用去湿装置；2）使用中间再热循环；3） 增加机组抗冲蚀能力；4） 应用带有吸水缝的喷灌。热电厂的汽轮机在运行的时候，除了要克服支持轴承与推力轴承的摩擦外，还需要启动主油泵和调速器，完成上述一系列的工作都需要消耗一定的能力，这便常说的机械损失。为了保证热能和动力工程在热电厂中运行的高效性，我们可以使用轴流式汽轮机，这种汽轮机主要的工作原理是在汽轮机的一端导入高压蒸汽，通过另一端排除低压蒸汽。这样就在汽轮机中形成了高压向低压的指向力。这种汽轮机的应用不但降低了能耗，还提高了热能和动力工程在热电厂的应用中的效率。

七、结束语

保证热能与动力工程在热电厂中的有效运用，是当前摆在电力行业面前的重要课题，借鉴本文内容，着眼于实际问题，来实现热能与电力工程针对性的运用强化，进一步提升热电厂运行效率。我们有理由相信，只要我们协同合作，在工作中一丝不苟，熟练掌握实操技术，热电厂的发展前景必将十分广阔。

参考文献：

[1]李雪亮,梁强,杨列銮.山东省电力市场分析[J].山东电力技术.1998(01)

[2]郝允堂.提高热电厂经济效益的途径浅识[J].工程与建设.2006(06)